Matved / МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ 2 / Твёрдые сплавы
.docТвёрдые сплавы
Твёрдыми сплавами называются спечённые материалы, состоящие из тугоплавких карбидов вольфрама, титана, тантала, соединённых металлической связкой (в основном – кобальтовой). Их получают методом порошковой металлургии, смешивая порошки карбидов с порошком кобальта (связка) и спекая при Т = 1400 – 1550оС, получая при этом пластины простой формы. Режущие пластины из этих сплавов обладают высокой твёрдостью, износостойкостью и теплостойкостью (800 – 1000оС).
Механические свойства изделий из твёрдых сплавов во многом определяются соотношением связки и карбидов. С увеличением содержания связки уменьшается твёрдость, но повышается прочность и вязкость. К недостаткам относится сложность изготовления фасонных изделий и высокая хрупкость.
В зависимости от состава карбидной основы твёрдые сплавы делятся на на три группы:
1. Однокарбидные – вольфрамовая группа WC – Co. Маркировка ВК и цифра, показывающая содержание кобальта – ВК3 – ВК25. Теплостойкость – 800оС. При одинаковом содержании кобальта эти сплавы по прочности превосходят другие твёрдые сплавы, но уступают им по твёрдости.
2. Двухкарбидные – титановольфрамовая группа TiС – WC – Co. Маркировка ТК и цифры, показывающие содержание в процентах карбида титана и кобальта. При спекание образуется твёрдый раствор (Ti, W)C. Этот карбид обладает более высокой твёрдостью, чем WC. Теплостойкость – 900 – 1000оС. С увеличение содержания карбида титана теплостойкость повышается. (Т5К10, Т15К6, Т30К4).
3. Трёхкарбидные – титанотанталовольфрамовые TiC – TaС – WC – Co. Маркировка – ТТ, следующая цифра обозначает суммарное содержание в процентах карбидов титана и тантала, а после буквы К – количество кобальтовой связки. Карбидная основа представляет собой твёрдый раствор (Ti, Ta, W)C и избыток карбида вольфрама. Эти сплавы отличаются от предыдущих более высокой прочностью, они лучше сопротивляются вибрации.
Сверхтвёрдые материалы
Среди сверхтвёрдых материалов первое место занимает алмаз (HV 100 000 МПа)1, и в первую очередь – синтетические. Теплостойкость алмаза – 800оС. Невысокая теплостойкость сочетается с высокой теплопроводностью алмаза.
Поликристаллический нитрид бора с кубической решёткой – кубический нитрид бора (КНБ, -BN) имеет алмазоподобную решётку и близкие с алмазом свойства (HV 90 000 МПа), однако превосходит его по теплостойкости (1200оС) и более химически инертен. В зависимости от технологии получения этот материал выпускается под названиями: эльбор, эльбор-Р, боразон.
1 Карбид волфрама – HV 17 000 МПа, быстрорежущая сталь – HV 13 000 МПа.